基于SWAT模型的黑水河流域非点源污染控制方案研究

如何对非点源污染进行科学认识与有效控制已经成为流域污染防治的重要课题之一,不合理的土地利用方式是造成非点源污染的关键驱动因子。以四川省黑水河流域为研究区域,基于GIS平台建立了流域下垫面空间数据库,应用SWAT模型对黑水河流域及其子流域进行了年径流、泥沙及营养盐输出模拟,从土地利用方式改变对非点源污染影响的角度入手,设计环境保护规划方案,模拟了不同规划方案下黑水河流域的泥沙及营养盐输出情况,可为该流域非点源污染负荷的控制提供实际解决方案。     

基于STELLA和输出系数法的流域非点源负荷预测及污染控制措施

以汾河流域为研究对象,综合考虑非点源污染与农村生活、社会经济、土地利用之间的因果关系,利用输出系数法和系统动力学理论建立流域非点源污染的STELLA模型,对汾河流域非点源污染TN负荷进行估算,并提出缓解方案。结果表明,2014年汾河流非点源污染TN负荷为8.961×10~4t,农村生活污染贡献最大;当前发展模式无法实现TN负荷的有效控制,至2030年将增长6.83%;强化农村水废处理和改善土地利用方式对TN负荷有明显的削减效果,且综合型发展方案比单一倾向性措施更具现实意义。     

河流上下游控制断面非点源污染特征的分析

为了深入研究河流上下游断面非点源污染的特征及其变化,以及同一断面不同年份的非点源污染特征,以渭河的支流沣河上游大峪口断面和中游秦渡镇断面为研究对象,根据两控制断面2009-2011三年的非点源污染水质水量同步实测资料,运用平均浓度法估算非点源污染负荷,并结合河流断面控制流域的土地情况、人类活动等情况,分析了河流上下游控制断面的非点源污染特征。结果表明:非点源污染是沣河的主要污染源,河流上游区域非点源污染负荷所占比重大于下游区域;河流上下游断面非点源浓度基本相当,下游点源浓度大于上游;下游COD、TP和NO2—N的非点源负荷量是上游的10~20倍;人类活动所产生的点源排放对中下游河流水质影响更大。     

土地利用变化影响的灞河流域潜在非点源污染风险时空变化特征

流域内土地利用方式改变引起非点源污染源的时空变化,已显著影响地表、地下水环境质量。以人类活动影响强烈的灞河流域为例,采用改进后的潜在非点源污染指数模型(PNPI),探讨近20年半干旱区城市型河流土地利用变化影响下的流域潜在非点源污染风险时空变化特征及其主导因素。结果表明:灞河流域主要土地利用方式为林地与耕地,共占流域面积的85%。1995-2015年间西安实施区域融合发展战略,河流下游平原区城镇用地扩张近4倍,侵占大量原有草地与耕地;基于Quantile分类法,将研究区潜在非点源污染风险值划分为极低、低、中等、高和极高等级,区域流域内潜在非点源污染风险呈现两极分化现象,即人类活动影响区的非点源污染风险增强,极高风险区迅速扩张,同时上游水源区的非点源污染风险降低;近期,西安市城镇化的快速推进是流域极高潜在非点源污染风险区域迅速扩张的主要原因。     

浑河流域非点源污染负荷估算与分析

利用输出系数法和SWAT模型两种方法对浑河流域2007年的非点源污染TN、TP负荷进行估算和模拟,并分析了浑河流域内各行政区及不同土地利用方式对浑河流域非点源污染负荷总量的影响及非点源污染负荷的年内排放特点.经计算,输出系数法估算的TN、TP负荷分别为17 468 t和996 t,SWAT模型模拟的TN、TP负荷量分别为15 355 t和1 112 t.由输出系数法估算结果可知浑河流域各行政分区中,沈阳市和抚顺市是浑河流域TN、TP的主要污染来源;在不同土地利用方式中,旱田对TN、TP的污染负荷贡献率最大.由SWAT模型模拟结果可知,TN、TP污染物排放年内有两个集中期,分别出现在7月、8月份和3月份.分析的结果及污染特性可为浑河流域非点源污染治理提供科学依据.     

丹汉江流域非点源污染定量化与控制研究进展

丹汉江流域位于汉江中上游,是丹江口水库的主要水源区,其水质的优劣直接关系着国家南水北调中线工程的成败,因此对该流域的非点源污染研究显的尤为重要。通过查阅文献,总结了该流域泥沙和养分在不同空间尺度下的输移特征,归纳了多种负荷估算方法和模型应用进展,从源头、过程和末端3个方面阐述了水土以及养分流失的控制措施和生态补偿研究进展。并指出当前非点源污染源及污染过程和输移特征尚不清晰、应用模型较少且自主建立模型鲜见、污染控制与管理措施零散等问题。未来需要不断加强资料的系统监测,探明该流域非点源污染种类、来源及负荷,提高应用模型种类和精度,建立流域土地、水域最优开发和管理模式,逐步完善定量化研究与控制体系。     

岗南、黄壁庄水库上游流域非点源污染负荷估算

在岗南水库、黄壁庄水库上游流域,基于非点源污染现状调查评价,借鉴国内外研究中确定的不同土地利用类型非点源污染输出系数,采用输出系数法模型对流域非点源污染负荷进行了估算。结果表明,由于水土和化肥流失,自然土地和种植土地总氮和总磷的非点源污染负荷最大。估算结果为流域进行非点源污染综合治理规划提供了科学依据。     

基于SWAT模型的绍兴市非点源氮关键源区识别

为解决大尺度城市非点源污染的定量难题,引入SWAT分布式水文模型,借助流域边界确定法,将绍兴市的非点源污染问题转化为流域非点源污染问题,并利用2011年月水质监测数据,对模型的参数进行了率定,氨氮和总氮在校准期与验证期的相对误差均低于30%,说明建立的SWAT模型满足研究区非点源污染的定量精度。以1992年~2011年降水为驱动,对流域尺度的非点源进行了分布式模拟,利用地统计学分析方法(Geography Statistic Method,GSM)分析了绍兴市非点源氮的时空分布特征,识别出了非点源氮污染关键源区,为绍兴市非点源污染的削减与控制提供依据。     

珠江流域非点源污染类型、特征及生态防治对策

随着珠江流域点源污染强化控制,非点源污染防治逐步成为流域管理中最为棘手的问题之一。针对珠江流域非点源污染问题,全面分析了珠江流域非点源污染主要类型、特征及致因。基于珠江流域综合规划,阐述了流域非点源污染防治原则和指导思想,探讨了流域水生态修复及保育、生态型清洁小流域、生态农业等修复模式和长效的修复维护机制,提出了流域综合性生态防治对策。     

降雨和土地利用对流域非点源污染的影响——以滇池流域为例

基于污染排放负荷计算的非点源污染特征识别是开展滇池流域非点源污染控制的重要基础,并在当前流域气候变化和城镇化用地扩张的背景下显得尤为重要。基于流域分布式非点源模型IMPULSE,选择2008年和2014年开展滇池流域入湖非点源污染排放负荷模拟,从负荷量和负荷组成2个方面对比分析降雨和土地利用变化对流域非点源污染负荷排放特征的影响,并比较了4种水土流失控制措施的污染负荷削减效果。结果表明:(1)2014年流域TN、TP和COD入湖排放量比2008年分别增加23.87%,29.19%和1.65%。(2)各因子对入湖非点源污染负荷的影响排序为降雨土地利用农业结构及农村人口。降雨和农业结构及农村人口的变化均使入湖非点源污染负荷增加,而以城镇用地扩张为主要特征的土地利用变化减少了入湖非点源污染负荷。(3)水土流失是流域入湖非点源污染负荷贡献率最高的污染源,2014年TN和TP入湖负荷中城市面源比重略有提升,COD入湖负荷中城市面源的比重由16.44%提高至38.63%。(4)退耕还林在3种单项措施中的负荷削减效果最好,而退耕还林和坡地改梯田组合措施的TN,TP和COD负荷削减率分别为37.20%,37.73%和11.91%。研究结果对于科学制定流域非点源污染控制策略具有重要的支撑意义。     

基于水库流域非点源防治的用地规划

水体富营养化的一个重要原因是非点源污染。相对于点源而言,非点源控制难度较大。试图从非点源防治的角度,采用线性规划模型进行流域用地规划。列举横岗水库流域的用地规划进行污源预测以及环境容量计量。具体思路如下:①预测流域污染物产生量;②计算流域内纳污水体环境容量,分配点源与非点源环境容量;③通过线性规划,确定各种土地利用类型的面积大小;④根据纳污水体位置以及用地现状,确定各种用地类型的相对位置。     

基于输出系数模型的洞庭湖流域面源污染分析

为分析洞庭湖流域面源污染情况,在分析统计洞庭湖流域土地分类利用情况的基础上,借助GIS平台和遥感技术,采用输出系数模型,计算了洞庭湖流域2008年面源污染负荷量,并将流域内农药、化肥的使用折算成面源污染负荷与模型结果进行对比验证。计算结果表明,模型模拟结果与折算分析成果较一致,湘江流域和环湖区对洞庭湖面源污染负荷的贡献最大,污染负荷强度最高。     

基于遥感技术的流域非点源污染研究

通过实地考察乐安河沿岸的非点源污染,利用遥感(RS)技术,对乐安河流域土地进行分类,找出主要污染源和污染物种类,再经过现场试验与经验公式的计算,得到各类污染源的分布情况和排放量,提出相应的控制管理方案。     

农业非点源污染模型研究进展及发展方向

随着对点源污染的进一步控制，非点源污染已经成为水环境的重要污染源，甚至是首要污染源。而在各类非点源污染中，农业非点源污染最为突出。对农业非点源污染进行定量化的最直接有效的途径就是数学模拟。本文概述了国内外的农业非点源污染模型研究的历史和现状，并指出了农业非点源污染模型的研究方向。     

洱海典型小流域丰水期农业面源氮污染来源解析

农业面源污染是近年来导致洱海水质不断恶化的主要因素。选取洱海地区典型小流域,分析了林地、耕地以及居民区地表径流中硝酸盐氮与铵态氮的氮、氧同位素特征,进而解析其来源。结果表明:林地径流中硝酸盐氮来源于大气降雨和土壤的比例分别为8.53%和91.47%,铵态氮来源于大气降雨和土壤的比例分别为19.78%和80.22%;耕地径流中硝酸盐氮来源于大气降雨、土壤和化肥的比例分别为5.90%,68.76%,25.34%,铵态氮则主要来源于土壤;居民区径流中硝酸盐氮来自于大气降雨、生活污水和动物粪便的比例分别为3.32%,55.42%,41.26%,铵态氮则主要来源于生活污水与动物粪便。研究成果为控制洱海流域农业面源污染提供了有效途径。     

辽河源头区流域农业非点源污染负荷估算

近年来,非点源污染已成为我国水体污染的主要来源,其中又以农业非点源贡献最大。为探究辽河源头区流域农业非点源污染程度,运用排污系数法估算1999-2009年流域非点源污染负荷进行估算,对COD、TN、TP和氨氮的污染负荷变化趋势进行分析,应用等标污染负荷法对流域农业非点源污染状态进行评价。结果表明:1999-2009年辽河源头区流域农业非点源污染COD,TN,TP,NH3-N平均入河总量分别为35 899.67,10 402.40,1 258.56,4 306.22t/a。从不同污染物看,TN是辽河源头区流域面源污染的主要污染物,占污染物比重的47.21%。从不同污染源分析,畜禽养殖的污染负荷比为70.56%,远远超过另外三种类型的非点源污染负荷的总和,畜禽养殖污染是辽河流域非点源污染的主要来源,农村生活源的污染负荷比为19.33%,高于种植业及水产养殖业。从流域不同地区看,梨树、公主岭、东辽、双辽4市县对流域污染贡献较大,是辽河源头区流域的主要污染区域。     

新安江流域安徽省地区水环境状况分析

统计分析流域内点源污染、面源污染产生量与污染物入河量的调查监测数据,结果表明:安徽省辖新安江流域点源入河系数约为面源入河系数2~3倍,点源污染是流域内主要污染来源,但面源污染的作用不容忽视,尤其是总磷,有近2/3来自面源,相对省辖淮河、长江两流域来说,面源污染贡献率明显增大。指出流域污染防治必须综合考虑点、面源污染两个方面;在点源污染不太严重的情况下,对面源污染的治理必须引起足够的重视,才能取得实效。     

暴雨对梁子湖水动力和水质的影响研究

为了分析在暴雨条件下,流域面源污染对梁子湖水质的影响,采用分布式流域面源污染模型,结合湖泊二维水动力水质模型,以暴雨产生的面源径流和污染负荷作为水动力水质模型的边界条件,构建了包含暴雨径流-面源模型与二维水动力水质模型的梁子湖水质模型体系。采用梁子湖水质的实测资料对模型进行了验证,其结果为面源模型的误差在15%以内,水质模型误差在20%以内,表明模型能模拟暴雨条件下面源径流和入湖污染物输入时湖泊水动力及水质的动态响应关系。以2010年7月11日暴雨过程为例,利用所建模型对暴雨前后梁子湖水质变化进行分析。模拟结果表明,水质受暴雨及污染物的冲击影响较大。     

农业面源污染与不同环境因子的耦合机理研究

面源污染受到不同土地利用方式的下垫面类型、降水、气温的共同影响,研究农业面源污染与不同环境因子的耦合机理可以提高面源污染分析的精度,为面源污染治理提供科学依据。以长阳县东流溪小流域为例,通过采样监测径流的pH值、总磷（TP）、总氮（TN）、固体悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）5种典型的面源污染物,揭示了典型的面源污染物与不同环境因子的耦合机理。结果表明：8种典型下垫面类型中农田、菜地、果园、草地、林地、生活区产生的径流面源污染相对较为严重;降水量和降水强度对于面源污染物的浓度影响显著,降雨强度越大,雨水对下垫面的冲刷就越强,在相同的污染物累积量条件下,降雨量越大,径流中污染物浓度越低;农田、菜地、林地、果园、生活区产生的径流中TP含量与气温呈现明显的正相关关系,TN和气温的相关关系表现不明显,而主要受农户耕作制度的影响。